В первой части мы рассмотрели влияние мощности и момента на разгон автомобиля и выяснили, что время разгона зависит от соотношения массы автомобиля к мощности, а момент на разгон никак не влияет. Однако в сети довольно часто можно встретить утверждение, что “дизельные лошадки бодрее бензиновых” и что “момент решает”. Давайте разберемся, в чем тут дело.
Мне очень помогла вот эта статья: https://skoda-kodiaq.ru/forum/viewtopic.php?t=478 , подсказав правильный подход к расчетам, что позволило разобраться во всех этих вопросах.
Момент и мощность
Для начала рассмотрим, как соотносятся момент и мощность. Момент и мощность связаны друг с другом простейшей формулой, где K – это коэффициент размерности (туда выходит число π, перевод минут в секунды и тп):
Из формулы следует два вывода:
- Более моментный мотор этот тот, у которого более низкие рабочие обороты. Дизельный двигатель менее оборотистый, поэтому при равной мощности момент у него будет выше, чем у бензинового собрата.
- При помощи коробки передач мы можем сделать сколь угодно большой момент на колесах, просто понизив число оборотов в соответствующее число раз.
И если с первым выводом все понятно, то второй вывод долгое время ставил меня в тупик: если при помощи КПП можно сделать любой момент на колесах, то какая разница какой момент выдает двигатель?
Строим графики
Чтобы разобраться с этим давайте возьмем три одинаковых автомобиля, но с разными двигателями:
- Skoda Kodiak 1.4 TSI: 150 л.с. и 249 Н*м – бензин
- Skoda Kodiak 2.0 TDI: 150 л.с. и 340 Н*м – дизель
- Skoda Kodiak 2.0 TSI: 180 л.с. и 320 Н*м – бензин
Как видим, у первого и второго одинаковая мощность, но сильно отличается момент, у третьего самая большая мощность, а момент чуть меньше, чем у второго двигателя. А вот их графики мощности и момента:
Сильно бросается в глаза разница в диапазоне рабочих оборотов: если бензиновые двигатели работают в диапазоне от 1000 до 6000 с лишним оборотов в минуту, то рабочие обороты у дизеля начинаются также от 1000 оборотов, но уже после 4000 происходит резкий спад мощности.
А теперь возьмем передаточные числа коробок передач каждого автомобиля:
Вычислим длину окружности колеса – 2.248 мм (для стандартных шин 235/55 R18 Skoda Kodiak) и построим графики момента на колесах для каждой передачи при той или иной скорости движения:
Графики лишний раз иллюстрируют, почему следует понижать передачу на обгоне: момент на более низкой передаче будет всегда выше, а значит – автомобиль будет более резво разгоняться.
Находим ответ на вопрос
А теперь возьмем максимально возможный момент на колесах для каждой скорости по каждому автомобилю и сведем в один график:
Как видно из графика, 2.0 TDI, имея ту же мощность в 150 л.с. что и 1.4 TSI, обеспечивает в полтора раза больший момент в диапазоне от 10 до 30 км/ч, а в диапазоне от 15 до 25 км/ч немного (на 6%) превосходит даже более мощный 2.0 TSI, имеющий мощность 180 л.с.!
Поэтому при старте с места в режиме “тапка в пол”, дизельные 150 л.с. на короткий момент времени обеспечат даже более быстрое ускорение, чем бензиновые 180 л.с. Это и есть ответ на вопрос, почему дизельные лошадки воспринимаются более бодрыми, чем бензиновые.
Однако с ростом скорости превосходство исчезает и уже начиная с 40 км/ч дизельные 150 л.с. ведут себя точно также, как бензиновые 150 л.с. А если сравнивать с более мощным бензиновым 2.0 TSI, то он начиная со скорости 25 км/ч имеет безоговорочное преимущество (порядка 25%) во всем диапазоне скоростей. Поэтому если выбирать авто под буксировку прицепа, то бензиновый 2.0 TSI будет более комфортным, чем дизель 2.0 TDI, хотя это и идет вразрез со стереотипами.
Что мешает сделать любой момент на колесах
Остается последний вопрос: если при помощи КПП можно сделать любой момент на колесах, невзирая на момент на валу двигателя, то почему этого не делают? Сделали бы другое передаточное отношение на первой передаче для 1.4 TSI и, вуаля, – получили бы такой же момент как у дизельного 2.0 TDI. Что же мешает так сделать?
А мешает то, что первая передача должна обеспечивать комфортное начало движения автомобиля и разгон до 20-30 км/ч. Никому не нужен автомобиль, у которого первая передача обеспечивает движение в диапазоне от 0,5 до 5 км/ч.
Рабочие обороты рассмотренных двигателей начинаются с одной и той же отметки в 1000 об/мин, а значит, конструкторам приходится для первой передачи использовать схожие передаточные числа. Посмотрите в таблицу передаточных чисел: у всех трех двигателей результирующее передаточное число для первой передачи примерно одно и тоже – порядка 17. Поэтому какой двигатель имеет больший момент, тот и обеспечивает пропорционально больший момент на первой передаче.
… Продолжение следует. В третьей части я расскажу, почему турбированные лошадки бодрее атмосферных и как влияет на разгон коробка передач.